摘要(yào):我國天然氣資源(yuan)豐富，智能 氣體渦(wo)輪流量計 一直是(shì)作爲天燃氣貿易(yì)計量的首選。本文(wen)論述氣👣體🌈渦輪流(liú)量計的機械結構(gòu)上的幾點優化設(shè)計,優化了氣體渦(wo)輪流量計的曲線(xiàn)，捉高了氣體渦輪(lun)流量計的可靠。
1前(qián)言
　　國際上,天然氣(qì)的計量都是使用(yòng)氣體渦輪流量計(jì) ，其技術已相當成(chéng)熟。我國天然氣資(zī)源非常豐富，爲減(jian)少💋煤氣對🏃🏻‍♂️城市大(da)氣和環境的污染(ran)和破壞。我國長期(qi)✌️規劃❤️要限制并減(jian)少人工煤氣的使(shǐ)用，增加城市管道(dao)用氣中天然*氣🐆所(suo)占的比重,我國目(mu)前已經完成了“陝(shǎn)❗氣進京”、“西氣東輸(shu)”等工程，現如今天(tian)然氣⚽在我國已經(jīng)大面積普及🈚，大然(rán)氣計量㊙️儀表将大(dà)量使用，我國天然(rán)氣資源大規模🔆的(de)開發利用使氣體(tǐ)渦輪流量計獲得(de)廣闊的發展空間(jian)和經濟效益。開發(fa)氣體渦輪流量計(ji)🈲具有重要的經濟(jì)價📞值和社會價值(zhí)。筆者單位研發的(de)智能氣體渦輪流(liu)量計是一種速度(dù)式流量計❤️，在機械(xie)結構設計、傳感器(qi)制作、潤滑系統的(de)設♻️計等方面進行(háng)✔️了創新設讓,是集(ji)溫度✍️、壓小流量傳(chuan)感器和智能🚩流量(liang)積💰算儀于一體的(de)智能儀表。它具有(yǒu)精度高、技術成熟(shu)穩定、重複性好等(děng)優點，是檢測氣體(ti)計量和城市燃氣(qi)貿易計量的理🔞想(xiǎng)儀表。
2.工作原理
　　智(zhì)能氣體渦輪流量(liang)計通過測量渦輪(lún)的轉速從而計算(suàn)氣🤩體📱的流速，将渦(wō)輪轉速換算成與(yǔ)流量成正比的輸(shu)出電信🔞号。智⛹🏻‍♀️能氣(qi)體渦輪流量計檢(jiǎn)測天然氣瞬時流(liu)量和總的積❤️算流(liú)量,終端輸出信号(hào)爲頻率，容易被🍉數(shu)字化。永久磁鐵、感(gǎn)應線圈都固定在(zài)儀表殼體上。當鐵(tie)磁性渦輪葉片旋(xuán)轉時經過磁鐵磁(ci)場時，磁阻産生變(biàn)化，輸出感應信号(hào)。信号在經過放♍大(dà)器被放🚶大及整形(xíng)，傳輸給頻率計或(huò)計數器，得到總.的(de)積算流量。與此同(tóng)時，将脈沖信号通(tong)🌈過轉換器(頻率一(yi)電壓)換算成瞬時(shí)流量。總之,葉輪的(de)轉數和🛀🏻氣體流量(liang)成正比。智能氣體(ti)渦輪流量計的輸(shū)出的是頻率調制(zhi)式信号,提高👈了檢(jian)測電路的抗幹擾(rǎo)性和簡化了流量(liàng)檢測系統，其外形(xíng)圖如圖1所示。
 
3動壓氣體(tǐ)軸承
　　氣體渦輪流(liú)量計中用來支撐(cheng)葉輪的主軸承通(tong)常是油🌈潤滑的滾(gǔn)動軸承或滑動軸(zhou)承，有很多缺點。使(shi)用一♍款螺旋槽🐅氣(qì)體軸承,得到的氣(qì)體渦輪流量計性(xìng)能好⁉️，耐用。
　　氣體潤(run)滑的優點是氣體(ti)潤滑相對油潤滑(hua)其粘度小對溫度(du)的适應性好、清潔(jie)無污染、壽命長。
(1)粘(zhan)性小
　　相對于油潤(run)滑來講氣體潤滑(huá)在5~15℃環境下粘度約(yue)爲油潤滑⛷️的千分(fèn)之一，氣體潤滑的(de)摩擦力爲油潤滑(hua)的千分之一;溫🥰度(dù)在20C以上時上升至(zhi)80℃其年度隻增加16%，比(bǐ)相同條件下油潤(rùn)滑好很多🌈;而且氣(qi)體有均勻化㊙️作用(yong)，從而用氣膜潤滑(hua)的軸承😄精度比油(yóu)膜潤滑的🚶軸承精(jing)度高1個數量級。
(2)适(shi)應性良好
　　油潤滑(hua)軸承在溫度非常(cháng)高或者非常低的(de)情況下💜就不工作(zuo)♌了,而氣體潤滑的(de)軸承即使在高低(di)溫時❄️，工作性能佳(jiā),而且氣體潤🌍滑不(bú)受原子輻射的影(ying)響;由于空氣有獨(dú)👣留,高溫對其影響(xiǎng)非常小。
(3)環保清潔(jie)
　　氣體完成潤滑作(zuò)用排放後，不會污(wū)染環境;而且在排(pai)氣時還能阻止灰(huī)塵進入儀表,起到(dào)清潔的作用，氣體(ti)潤滑無振🤟動、無噪(zào)音。
(4)壽命長
　　氣體軸(zhou)承在使用時，沒有(yǒu)金屬結構直接接(jie)觸，所以壽命更長(zhǎng)。
　　動壓氣體軸承設(she)計有螺旋槽，在高(gāo)速下承載能力大(da)💔時，能耗💔低❌、工作穩(wěn)定等優點,設計最(zuì)大穩定性優化的(de)螺旋槽氣壓軸承(cheng)，儀💯表穩定性非常(cháng)好,而其承❤️載能力(li)最多損失77%,因此本(běn)文選用按最大穩(wěn)定性原則設計。
　　根(gen)據窄槽設計原理(lǐ),應用最大穩定性(xing)原則:當.氣體渦輪(lun)流量計轉速在4500r/min以(yǐ)上時，其最大穩定(dìng)載荷會5N左⭐右，所以(yi)正常工作速度比(bǐ)💋較大的氣體渦輪(lún)流量計🏃‍♀️的主軸承(cheng)完全可以用🐪螺旋(xuan)槽氣壓潤滑軸承(chéng)。
4導流器結構優化(hua)設計
　　導流器對被(bèi)測流體起導向、壓(ya)縮、整流等作用，這(zhè)樣🔞當氣體通過渦(wō)輪流量計時處于(yú)層流狀态下，減少(shao)旋渦和紊流生🏃‍♀️成(cheng)的漩渦對流量計(jì)的影響，提高儀表(biǎo)正确率。前導☂️流器(qi)的前側，設計又一(yī)🌂-圈的分布在圓周(zhōu)的整流葉片，将氣(qì)體通道分隔，變成(cheng)幾個小的通道。如(ru)圖2所示，這時也輪(lún)出口的流體流動(dong)穩定，防👉止漩渦;在(zai)整👌流葉片的出口(kǒu)處尾端和葉輪中(zhong)間環狀區域是環(huán)狀區域，稱爲混合(hé)室。
 
　　經過試驗設計了(le)導流器的結構尺(chǐ)寸，優化了氣體🧑🏽‍🤝‍🧑🏻渦(wō)輪流量計的特性(xing)曲線。結論是長葉(ye)片的重複性、線性(xing)㊙️度、壓力損失都🤞不(bú)好，而且在流量增(zeng).加是，短葉片在壓(ya)㊙️力損失💛方面的優(yōu)越性體現的更加(jiā)明顯。導流器結構(gòu)如圖3所示。
 
5多參(cān)數傳感器
　　氣體渦(wō)輪流量計所采用(yòng)的磁敏傳感器是(shi)基于矽❤️橋和鐵磁(cí)體的新型MEMS磁敏傳(chuán)感器，根據鐵磁體(ti)在磁場中産生的(de)扭矩和矽橋🍓的耦(ǒu)合作來反映磁場(chang)。這🐅種磁敏傳感器(qì)和IC.工藝的兼容性(xing)非常好、适合成批(pi)量生産，體積小、成(cheng)本低、功耗低、穩定(ding)性好🐉。新型MRE磁敏👉傳(chuán)感器的靈敏度可(ke)以通過調節MRE中鐵(tie)磁顆粒的大小、種(zhǒng)類及彈性體的種(zhong)類來改進。
　　渦輪轉(zhuan)子旋轉時可通過(guo)磁敏傳感器切割(gē)磁力線産生電荷(hé)信号,再經過整形(xíng)放大,聲稱脈沖星(xing)新号,通過🚶‍♀️計算機(jī)計算這些脈沖數(shu)，可以換算出通過(guo)氣🚶體渦輪流量計(jì)的流體的體積流(liú)量,同時結構設計(jì)🙇🏻上将磁敏🤩和Pt100封裝(zhuang)在1個不鏽鋼殼體(ti)内，如圖4所示。
 
其技(jì)術性能指标如下(xià):
(1)流量範圍:6~6500m³/h,整機精(jing)度:1級;
(2)壓力範圍:1.6、2.5、4.0MPa,特(te)殊可定做:
(3)溫度範(fan)圍:-20-80℃。
(4)重複性:優于±0.1%
6結(jie)束語.
　　通過對氣體(ti)渦輪流量計測量(liang)芯、動壓氣體軸承(chéng)、導流器🏃‍♂️結構、多👉參(cān)數傳感器的優化(hua)設計,優化了氣體(ti)渦輪輪流流量🧑🏽‍🤝‍🧑🏻計(jì)的特性曲線，提高(gāo)儀表的穩定性和(he)正确🥰率，延長儀表(biǎo)的壽命。

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